ЛАБОРАТОРНА РОБОТА N5 ДОСЛІДЖЕННЯ ЄМНІСНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА РІВНЯ РІДИНИ Мета роботи - вивчити принцип роботи та конструктивні особливості ємнісного перетворювача рівня рідини, провести експериментальні дослідження його функції перетворення та вимірювання рівня рідини. ЗМІСТ РОБОТИ 1. Вивчити принцип роботи та основні конструктивні особливості ємнісного перетворювача рівня рідини. 2. Вивчити методику розрахунку ємності та чутливості перетворювача. 3. Вивчити особливості компенсації неінформативних параметрів. 4. Ознайомитись з лабораторною установкою та апаратурою для дослідження ємнісного перетворювача. 5. Виходячи із заданих викладачем параметрів вимірювального перетворювача, властивостей рідини, рівень якої вимірюється, розрахувати ємність і чутливість перетворювача, оцінити його похибку від зміни властивостей рідини. 6. Експериментально дослідити функцію перетворення ємнісного перетворювача рівня рідини. Одержати інтерполяційні формули, які характеризують його функцію перетворення з використанням методу найменших квадратів. Визначити основну та додаткову похибки перетворювача. 7. Використовуючи інтерполяційну формулу функції перетворення перетваорювача, виміряти рівень рідини в резервуарі, заданий викладачем. Оцінити похибку вимірювання рівня. 8. Оформити звіт до роботи. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Принцип дії ємнісного рівнеміра базується на зміні ємності первинного перетворювача, що є конденсатором, наприклад, з циліндричними електродами, який вміщено у резервуар, рівень рідини в якому вимірюється. Конденсатор може бути утворений стінкою резервуару і щупом, які є його електродами. Очевидно, що довжина електродів повинна бути не меншою, ніж максимальний рівень рідини, який вимірюється. На рис. 5.1 схематично показано конструкцію ємнісного перетворювача рівня рідини, вертикально розміщеного в резервуарі. Перетворювач представлявляє собою коаксіальний конденсатор, тобто систему ізольованих один від одного металевих стержня і рурки. Ємнісний рівнемір взагалі може бути використаний для вимірювання висоти h площини розділу двох речовин, відмінних за своїми електричними властивостями. Оскільки діелектрична проникність (p рідин, рівень яких вимірюється, відрізняється від діелектричної проникності повітря (n (або суміші пари рідини і повітря), то ємнісний перетворювач можна представити як два паралельно з'єднаних конденсатори. Конденсатор С1 утворений частиною електродів і діелектриком - рідиною, рівень якою вимірюється, конденсатор С2 - рештою частиною електродів та діелектриком - повітрям. Ємність перетворювача С=С1+С2. Необхідною умовою роботи ємнісного перетворювача рівня рідин є відмінність діелектричних проникностей рідини і повітря, тобто (p((n. На цій властивості і базується принцип дії ємнісного рівнеміра. В реальних конструкціях ємнісних перетворювачів рівня рідин для забезпечення механічної міцності та зменшення відносного переміщення електроди фіксуються з допомогою прокладок, шайб і т.д. Наявність таких конструктивних елементів, а також виводів провідників для під'єднання перетворювача до вимірювальної системи, призводить до того, що перетворювач має так звану конструктивну складову ємності , яка не змінюється залежно від рівня заповнення перетворювача рідиною. Тоді загальна ємність перетворювача дорівнює ємності трьох конденсаторів, з'єднаних паралельно, тобто: С=С0+С1+С2, (5.1) де С0 - ємність конструктивних елементів перетворювача. У загальному випадку, особливо для вимірювання рівнів електропровідних, а також хімічно-агресивних рідин (наприклад, солоної води, кислоти і т.п.) для захисту електродів перетворювача від корозії, на них наносять шар ізоляційного покриття, діелектрична проникність якого (із відмінна від (р і (п (рис.5.1). Тоді С1 - ємність частини перетворювача, заповненого рідиною; С2 - ємність частини перетворювача, заповненого повітрям. Їх визначають за формулами
(5.2) де – Сн’, Сн” ємності між зовнішніми електродом та поверхнею внутрішнього електрода, заповнені відповідно рідиною і повітрям...